FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
"IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE BOMBEO DE
CA VID AD PROGRESIVA PARA LODOS PRIMARIOS Y LODOS
BIOLÓGICOS EN UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUAS RESIDUALES DE 144m
3
/h"
INFORME DE SUFICIENCIA
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECÁNICO-ELECTRICISTA
JOSE MARTIN ALARCON PEZZINI
PROMOCIÓN 1993-11
PRÓLOGO
CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN
1.1
ANTECEDENTES
1.2
OBJETIVO
1.3
JUSTIFICACIÓN
1.4
ALCANCE
1.5
LIMITACIONES
CAPÍTULO II DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA PLANTA DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (PTAR) EN ESTUDIO
2.1 DETALLE DEL PROCESO PTAR
2.2 EFLUENTES LÍQUIDOS, LÍMITES PERMISIBLES PARA SU
1
3
5
5
6
7
8
UTILIZACIÓN
18
2.3
LODOS PRIMARIOS Y BIOLÓGICOS EN PLANTAS PTAR
21
CAPÍTULO 111 EVALUACIÓN TÉCNICA DE LOS EQUIPOS DE
CAVIDAD PROGRESIVA (TORNILLO HELICOIDAL) PARA TRASVASAR
LODOS
3.1
PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LAS BOMBAS DE CAVIDAD
PROGRESIVA
24
3.2
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DE UNA BOMBA DE CAVIDAD
PROGRESIVA
26
3.3
EFECTOS DE LA VELOCIDAD DE UNA BOMBA DE CAVIDAD
PROGRESIVA
3.4
EFECTOS DE LAS ETAPAS EN UNA BOMBA DE CA VID AD
PROGRESIVA
28
LODOS
33
3.6
ANÁLISIS DE FALLAS DE OPERACIÓN DE LOS ESTATORES 35
3.7
MATERIALES DEL ROTOR PARA LODOS
3.8
APLICACIONES DE BOMBAS DE CAVIDAD PROGRESIVA EN
40
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (PTAR)
41
CAPÍTULO IV FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE HIDRÁULICA Y
SISTEMAS DE BOMBEO
4.1
CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA
45
4.1.1
Propiedades físicas de los fluidos
45
4.1.2
Ecuación de la conservación de la energía
47
4.1.3
Pérdidas de carga en tuberías
48
4.1.4
Pérdidas de carga en accesorios
55
4.2
CONCEPTOS BÁSICOS DE BOMBEO
56
4.2.1
Clasificación general de las bombas
56
4.2.2
Caudal de bombeo y Altura Dinámica Total
58
4.2.3
Tipos de succión de bombeo
59
4.2.4
Cavitación
60
4.2.5
Altura Neta Positiva de Succión (NPSH)
61
4.2.6
Potencia hidráulica y potencia de la bomba
63
4.2.7
Leyes de afinidad en bombas centrífugas
64
4.2.8
Leyes de afinidad en bombas de cavidad progresiva
66
4.2.9
Curvas del sistema
66
CAPÍTULO V DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIÓN DE EQUIPOS DE
BOMBEO DE CAVIDAD PROGRESIVA Y TUBERÍAS DE IMPULSIÓN
5.1
CONSIDERACIONES INICIALES
68
5.1.1
Características del fluido a bombear
5.1.2
Gasto o caudal solicitado
5.1.3
Altura estática y recorrido de tuberías
5.2
BOMBEO DE LODOS PRIMARIOS
70
5.2.1 Dimensionamiento de tuberías de impulsión y diámetro económico 70
5.2.2 Dimensionamiento y selección bombas de lodos primarios
75
5.2.2.1 Cálculo de la Altura Dinámica Total (ADT)
5.2.2.2 Selección de la bomba de lodos primarios
75
81
5.3
BOMBEO DE LODOS BIOLÓGICOS
91
5.3.1 Dimensionamiento de tuberías de impulsión y diámetro económico
91
5.3.2 Dimensionamiento y selección bombas de lodos biológicos
94
5.3.2.1 Cálculo de la Altura Dinámica Total (ADT)
5.3.2.2 Selección de la bomba de lodos biológicos
CAPÍTULO VI COSTOS
6.1
COSTOS DEL EQUIPO DE BOMBEO COMPLETO
6.1.1 Costos del equipo de bombeo de lodos primarios
6.1.2 Costos del equipo de bombeo de lodos biológicos
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
PLANOS
APÉNDICE
94
99
ÍNDICE DE FIGURAS
Fig. 1.1
Ubicación Geográfica de la planta Gloria S.A.
4
Fig. 1.2
Proceso de adecuación ambiental para descontaminación
de los ríos
6
Fig. 2.1
Plantas que utilizan Limpieza CIP
(Cleaning In Place)
9
Fig. 2.2
Los efluentes son conducidos a la planta PT AR
9
Fig. 2.3
Pre tratamiento de los efluentes industriales
11
Fig. 2.4
Tratamiento primario de los efluentes industriales
12
Fig. 2.5
Tratamiento secundario biológico de los efluentes industriales
14
Fig. 2.6
Desinfección de las aguas tratadas
15
Fig. 2.7
Uso del agua tratada
16
Fig. 2.8
Planta de efluentes industriales de Gloria S.A.
17
Fig. 2.9
Mediciones de la calidad del agua de la PT AR de Gloria
S.A.
19
Fig. 2.10
Mediciones del DBO del agua de la PT AR de Gloria S.A
20
Fig. 2.11
Tipos de lodos en plantas PT AR
23
Fig. 3.1
René Moineau
24
Fig. 3.2
Partes de una bomba de cavidad progresiva, tipo tornillo
Fig. 3.3
Fig. 3.4
Fig. 3.5
Fig. 3.6
Fig. 3.7
Fig. 3.8
Fig. 3.9
Fig. 3.10
Fig. 3.11
Fig. 3.12
Fig. 3.13
Fig. 3.14
Fig. 3.15
Fig. 3.16
Fig. 3.17
Fig. 4.1
Fig. 4.2
Fig. 4.3
Conjunto rotor y estator
26
Desplazamiento del fluido por el conjunto rotor estator
26
Bomba de cavidad progresiva tipo tornillo helicoidal
28
Abrasión en bombas de tornillo helicoidal
30
Velocidades recomendadas para fluidos viscosos y abrasivos en
bombas de tornillo helicoidal
31
Efectos de la velocidad de una bomba de cavidad progresiva
32
Regla general de presión con respecto al número de etapas de una
bomba de cavidad progresiva tipo tornillo helicoidal
33
Falla por ataque químico
Falla por cavitación
Falla por trabajo en seco
Falla por abrasión
Falla por cuerpos extraños
Falla por histéresis
Rotores de bomba de tornillo helicoidal
Aplicación de bombas de tornillo helicoidal en una planta
PTAR
Tipo de flujos dentro de una tubería circular
Diagrama de Moody
Clasificación general de las bombas
36
37
37
38
39
39
41
44
50
53
Fig. 4.5
Fig. 4.6
Fig. 4.7
Fig. 4.8
Fig. 4.9
Fig. 5.1
Fig. 5.2
Fig. 5.3
Fig. 6.1
Succión negativa de una bomba
60
Zonas de cavitación en un impulsor centrífugo
61
Leyes de afinidad de bombas centrífugas
65
Leyes de afinidad de bombas de cavidad progresiva
66
Curva del sistema - Punto de operación
67
Familia bombas MOYNO serie 2000
83
Curva de Performance de la bomba MOYNO modelo 1F050 86
Curva de Performance de la bomba MOYNO modelo 1H115
101
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 3.1
Tabla
3.2
Materiales de los estatores de las bombas de tornillo helicoidal 34
abrasión
Tabla 3.3
Tabla 3.4
Tabla 4.1
Tabla 4.2
Tabla 5.1
tuberías
Tabla 5.2
Clasificación general de fluidos de acuerdo al grado de
Máximas temperaturas recomendadas para los elastómeros
Tipo de rotores de acuerdo a su tolerancia a la temperatura
Tabla de Rugosidad absoluta
Tabla de Coeficiente de Rugosidad de Hazen - WiUiams
Velocidades de flujo recomendadas para determinar diámetros
Tamaño nominal de tuberías basado en pulgadas (NPS) y
milímetros (DN)
Tabla 5.3
Diámetro interno para 4 pulgadas de tuberías de diferentes
materiales
Tabla 5.4
Coeficientes de pérdida de fricción K
Tabla 5.5
Presión Atmosférica respecto a altura sobre el nivel del mar
Tabla 5.6
Presión de vapor del agua a diferentes temperaturas
Tabla 5.7
Condiciones de operación de los Lodos Primarios
34
35
40
52
55
71
73
74
78
80
81
Abrasivos
84
Tabla 5.9
Velocidades máximas sugeridas para manejo de fluidos
viscosos
85
Tabla 5.10 Correcciones 1F050 de potencia por temperatura, abrasividad
y viscosidad
89
Tabla 5.11 Características de la bomba de tornillo helicoidal 1F050
seleccionada
90
Tabla 5.12 Diámetro interno para 6 pulgadas de tuberías de diferentes
Materiales
Tabla 5.13 Condiciones de operación de los Lodos Biológicos
Tabla 5.14 Correcciones 1H115 de potencia por temperatura, abrasividad
93
99
y viscosidad
104
Tabla 5.15 Características de la bomba de tornillo helicoidal 1Hl15
seleccionada
106
Tabla 6.1 Costos de la electro bomba completa para lodos primarios
108
El presente informe de suficiencia trata sobre en la implementación de un sistema de
bombeo de "cavidad progresiva" tipo tornillo helicoidal de desplazamiento positivo en la
planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de la empresa de lácteos y derivados
GLORIA S.A. , ubicada en Av. La Capitana 190, Santa María de Huachipa, distrito de
Lurigancho en el departamento de Lima.
El primer capítulo contiene los antecedentes, ubica el lugar donde se desarrolla, identifica
el tema a resolver, justifica el estudio indicando la importancia del informe, indica quienes
son los beneficiados y establecemos los alcances y límites del inf�nne.
El segundo capítulo describe como es el proceso de una planta de tratamiento de aguas
residuales (PT AR) en el cual desarrollaremos nuestro informe, identificando la etapa
donde dimensionaremos nuestros equipos de bombeo de cavidad progresiva especial para
trasvasar todo tipo de lodos.
En el tercer capítulo se identifica el problema a resolver, que es trasvasar los lodos
helicoidal) para trasvasar lodos.
El cuaito capítulo contiene el fundamento teórico acerca de los conceptos básicos de
hidráulica y los conceptos básicos de bombeo, llegándose a comparar entre bombas
centrífugas y bombas de desplazamiento positivo mediantes las leyes de afinidad para
ambos casos.
El quinto capítulo se basa exclusivamente en el dimensionamiento y selección del equipo
de bombeo adecuado para la aplicación, además del cálculo del diámetro económico de
impulsión, que determina el tamaño del equipo de bombeo y la potencia del motor a
utilizar.
El sexto capítulo trata básicamente de los costos de inversión que resultarían de la
implementación de los equipos de bombeo en estudio, bajo el punto de vista de
confiabilidad.
Este informe es útil porque resuelve el problema de bombeo de un fluido dificil de
trasvasar como son los lodos grasos y biológicos con cualquier tipo de equipo de bombeo,
tal que ya se puede identificar la utilización de bombas de desplazamiento positivo de
1.1
ANTECEDENTES
INTRODUCCIÓN
La planta industrial de lácteos y derivados GLORIA S.A. de nuestro estudio se
encuentra ubicada en Av. La Capitana 190, Santa María de Huachipa, distrito de
Lurigancho en el departamento de Lima.
En el año 2006 esta empresa construyó la primera etapa de una planta de
tratamiento de aguas residuales de 144 m
3/h con una inversión de US$ 6'500,000
para cumplir con la Ley General de Aguas, con las Normas sectoriales
ambientales, reglamento de protección ambiental y ordenanza municipal ya que
había sido multada por la evacuación de sus efluentes industriales al río
Huaycoloro sin ser tratados previamente.
En el mes de Abril del 2006, la empresa GLORIA S.A. invitó a la empresa
y costo de operación que demande sea lo más económico y confiable.
1.2
OBJETIVO
Implementar un sistema de bombeo de cavidad progresiva de lodos primarios
(grasos) y lodos secundarios (biológicos) en una planta PTAR de 144 m
3/h (40 1/s)
que incluye el equipamiento requerido para dicha aplicación.
1.3
JUSTIFICACIÓN
La justificación de este trabajo se basa en la necesidad de la empresa GLORIA
S.A. de construir una planta de tratamiento de aguas residuales (PT AR) debido a
que la Dirección General de Asuntos Ambientales de industrias había formado
comisiones de evaluación sobre la contaminación del río Rímac y río Huaycoloro
integrados por
DIGESA, INRENA,
SEDAPAL, PRODUCE, MINEM Y
CONAM, cuya función era monitorear la evacuación de los efluentes industriales
de todas las empresas en el sector del centro poblado de Santa María de Huachipa ,
así evitar multas y sanciones por incumplimiento de la Ley General de Aguas y
s
u
·
reglamento DL 17752, capítulo II
-
de la preservación de los recursos naturales,
que señala entre otros que los límites permisibles de Sólidos Suspendidos Totales
(SST) y Demanda Biológica de Oxigeno (DBO) de las aguas vertidas a la
quebrada Huaycoloro deben estar en valores menores o iguales a 5 ppm.
Uno de los resultados puntuales fue que GLORIA S.A. vertía 290 lps de aguas
T
COMISION MULTISECTORIAL
uee'4►
EN
JUNIO
DEL
2004
SE
CREÓ LA COMISIÓN SOBRE LA
CONTAMINACIÓN
DEL RÍO
RÍMAC, CONFORMADA POR
REPRESENTANTES DEL
INRENA, DIGESA, PRODUCE,
MINEM, SEDAPAL Y CONAM CON
EL
OBJETIVO
DE
ESTABLECER EL PLAN DE
TRABAJO PARA
MEJORA DE
CALIDAD DE LAS AGUAS
DEL
RÍO RÍMAC
►
PRIORIZÓ
INICIALrvJENTE
LA
,
qUEBRADA
DE
HUAYCOLORO Y
SE
CREO UN COMITE TECNICO PARA LA
GESTIÓN
DE INTERVENCIÓN EN LA RECUPERACIÓN
DE LA
QUEBRADA
Fig. 1.2 Proceso de adecuación ambiental para descontaminación de los ríos
Nuestra labor fue realizar un estudio del dimensionamiento y selección de un
sistema de bombeo de cavidad progresiva especial para trasvasar lodos primarios
(grasos) y lodos secundarios (biológicos) con lo� equipos adecuados desde el punto
vista técnico y económico, tal que el costo de inversión y costo operativo que
demande sea lo más económico y confiable.
1.4
ALCANCES
El alcance de este informe permite definir si el sistema de bombeo de cavidad
Se realizará el dimensionamiento y selección el equipo de bombeo y se calculará
el diámetro económico de la tubería de impulsión, ya que se cuenta con los
parámetros necesarios para presente trabajo.
1.5
LIMITACIONES
El informe no incluye la instalación de los equipos seleccionados, pero sí las
recomendaciones de los accesorios a utilizar para una correcta operación y
2.1
DETALLE DEL PROCESO
En GLORIA S.A. se tiene bien definido que la planta PT AR es solo para el
tratamiento de los efluentes industriales materia de estudio, ya que los efluentes
domésticos van hacia otro módulo de tratamiento.
Esta planta está diseñada para procesar 144 m
3/h ( 40 lis) de efluentes industriales
recibidos básicamente del sistema de limpieza industrial (CIP). En el
procesamiento, almacenamiento y envasado de productos de la planta Huachipa se
destina el 95% del agua a la limpieza industrial.
La planta de alimentos vierte el 76% de los efluentes, la planta de derivados
CIP - CLEAN IN PLACE.
Unidades utilizadas p.ara Limpieza Industrial de todos nuestros sistemas de almacenamiento, procesamiento y envasado de productos.
En GLORIA destinamos el 95% del agua a la Limpieza Industrial.
Fig. 2.1 Plantas que utilizan Limpieza CIP (Cleaning In Place)
Limpieza de Líneas y Tanques
CIP
Los Efluentes Industriales generados como producto de la Limpieza Industrial (CIP) son conducidos hacia nuestra Planta de Tratamiento de Efluentes Industriales.
Los Efluentes Industriales son tratados y devueltos al Río Huaycoloro en condiciones adecuadas, cumpliendo lo indicado por La ley General de Aguas.
A.
PRETRATAMIENTO
El proceso comienza con la regulación del caudal de entrada de los efluentes
residuales crudos y la retención de sólidos gruesos (papeles, plásticos, etc.)
mediante unas REJILLAS con aberturas de entre 25 a 50 mm.
A continuación el agua proveniente de este sistema pasa por un DESARENADOR
que tiene por objeto remover la mayor parte del material sólido inorgánico (arena y
grava).
Luego el fluido pasa a los ECUALIZADORES que vienen a ser unos
HOMOGENIZADORES o tanques reguladores de volumen, en nuestro caso
tenemos 02 ecualizadores, uno de 3,500 m
3y otro pequeño de 1,000 m
3como
stand-by.
Al fluido ya homogenizado se le inyecta un coagulante (Policloruro de Aluminio) el
cual regula el PH y mejora la floculación logrando mayor densidad del lodo el cual
se une a otras partículas para lograr una precipitación. Al adicionar el coagulante al
GlO
e
Ecualización de Efluentes
Contamos con dos Tanques de Ecualización. El primero es de 1,000 m3 y el segundo de 3,500 m3 de capacidad.
Estos Tanques de Ecualización tienen la finalidad de entregar una calidad de agua homogénea hacia el proceso de tratamiento biológico.
Fig. 2.3 Pre tratamiento de los efluentes industriales
B. TRATAMIENTO PRIMARIO
Este tratamiento comienza desde el SEDIMENTADOR PRIMARIO
O
DESENGRASADOR pnmano, también conocido como CLARIFICADOR
PRIMARIO al cual nuestro efluente ha sido previamente dosificado con un
floculante (Polímero Aniónico) para lograr que se precipiten los sólidos en
suspensión.
deshidratarlo y eliminarlo.
Como indicamos este decantador también opera como clarificador, puesto que en el
perímetro del tanque por diseño existen pequeños vertederos que recogen la parte
líquida del fluido.
GlORI�
•
Separación de Grasa y
Deshidratación de Lodos
Tanque Coagulador: �
Aplicación de Policloruro --, de Aluminio.
Separador de Grasa (DAF):
Aplicación de Polímero Aniónico.
� Decantadoras Centrífugas:
--, Aplicación de Catiónico. Polímero
C.
TRATAMIENTO SECUNDARIO BIOLÓGICO
El líquido proveniente del clarificador primario es llevado a los REACTORES
BIOLOGICOS o zanjas de oxidación en el cual previamente se ha sembrado
bacterias aeróbicas que necesitan oxígeno para su metabolismo, para eso se le
inyecta aire con unos equipos llamados sopladores, estas bacterias degradan la
materia orgánica contaminante.
Este fluido es trasladado hacia los SEDIMENT ADORES SECUNDARIOS,
también llamado CLARIFICADORES SECUNDARIOS , los cuales realizan la
misma operación que los sedimentadores primarios con una rastra en la superficie
y otra rastra en el fondo del tanque.
La función de este equipo es separar el agua tratada de los lodos activados, los
cuales se sedimentan por gravedad al fondo del tanque, una parte es recirculado al
reactor biológico y la otra parte a las decantadoras centrífugas con las bacterias
muertas convertidas en lodo para su eliminación.
Como indicamos anteriormente este decantador también opera como clarificador,
Activados
Tratamiento Biológico:
-
Sedimentadores
Secundarios
-
Recirculación de
Lodos Activados
Lodos Activados
D.
DESINFECCIÓN
El agua tratada recogida del clarificador secundario es trasladada a unas piscinas
denominadas CLORlNADOR en la que se desinfecta inyectándole Hipoclorito de
sodio al 10% de concentración para eliminar totalmente de los residuos
bacterianos patógenos y tengamos un agua de óptima calidad que cumple con las
exigencias de la Ley general de Aguas para ser utilizada en riego de jardines, riego
de chacras, riego de terrenos y descargarlo al río Huaycoloro.
Como última etapa del tratamiento aplicamos Hipoclorito de Sodio al 100/o. El resultado es agua de óptima calidad que cumple con las exigencias de la Ley General de Aguas.
•
Riego de chacras y terrenos
Fig. 2.7 Uso del agua tratada
Descarga al Río Huaycoloro
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Gloria es un importante afluente
del Río Huaycoloro al cual
descargamos agua de calidad con
un caudal de 70 Litros por
segundo.
Riego de jardines
olJ
Fig. 2.8 Planta de efluentes industriales de GLORIA S.A.
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PLANTA DE EFLUENTES¡·-··-
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DGO� fNDUSTRIAl.ES :-:;-;:,.._ • .,.2.2
EFLUENTES LÍQUIDOS, LÍMITES PERMISIBLES PARA SU
UTILIZACIÓN
De los parámetros que se miden del afluente líquido de la PTAR de Gloria S.A. al
río Huaycoloro los más importantes son la cantidad de Sólidos Suspendidos
Totales (SST) en unidades de mg/1 o partes por millón (ppm) y el otro parámetro
es la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) también en unidades de mg/1 o partes
por millón (ppm).
La planta PTAR de Gloria S.A. recibe concentraciones de cargas orgánicas y
sólidos en promedio de Sólidos Suspendidos totales 1000 ppm y en Demanda
Bioquímica de Oxigeno 2000 ppm.
Después del proceso de tratamiento de las �guas residuales se obtienen un
promedio en Sólidos Suspendidos Totales y Demanda Biológica de Oxígeno
menor a 5 ppm , cumpliendo la norma de la "ley General de Aguas" Nro. 17752,
para aguas de uso II que sirve para rehúso en riego de cultivos de tallo corto y
como afluente del río.
Tener presente que el agua potable tiene un DBO de 0.75 a 1.5 ppm de oxígeno y
GlO�
•
Nota
s
:
01
02
03
Descarga al
Alcantarillado
4
.
30
5.00
1
,
000
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00
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0
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50
1.50
10
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00
4
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5
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1,000.00
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.
50
10
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.
00
5
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.
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.
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50
10.00
3
.
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.
000.00
1
.
50
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10
.
00
4
.
00
5.00
1
.
000
.
00
1
.
50
1
.
50
10
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4
.
70
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.
00
1.000.00
1
.
40
1.50
10
.
00
4
.
50
5.00
1
.
000
.
00
1
.
30
1
.
50
10.00
4
.
60
5
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1
.
000
.
00
1
.
30
1
.
50
10
.
00
4.50
5
.
00
1
.
000
.
00
1-20
1
.
5
0
10.00
.
00
1.000.00
1.00
1
.
50
10
.
00
(") Se mide como Material Extractable en
H
e
x
ano
.
Los Limites indicados para Aguas Uso II están determinados por el D.S 261-69-AP que
reglamenta la Ley N
°17752 "Ley General de Aguas
".
Los indicados para las descargas al
al
cantarillado se basan en la Norma S
.
090
.
•
CONTROL EXTERNO
Mediciones Realizadas por ECOLAB S.R.L que cuenta con acreditación por parte de la Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales de INDECOPI, Registro Nº LE-017.
10.0
9.0
8.0 7.0
6.0
5.0
-4.0
J.O
2.0 1.0
o.o
I
l:nel OBO(m9'11) 4.3tnell i:ebl f:eb 11 Mari Marll A.brl Abril 1\Aayl I IJlayll Junl Jun 11
4.5 2.0 2.0 4.8 3.8 4.0 4.7 4.5 1 4.6 4.6 4.4
Fig. 2.10 Mediciones del DBO del agua de la PTAR de Gloria S.A_
2.3
LODOS PRIMARIOS Y BIOLÓGICOS EN PLANTAS PTAR
Los lodos pnmanos o lodos grasos se obtienen del sedimentador pnmano o
desengrasador en un 50 a 60% de los sólidos suspendidos del in-fluente, donde
lodos y sólidos pesados se depositan al fondo del tanque; el aceite, las grasas y
algunos sólidos ligeros que flotan en la superficie también son depositados
mediante rastras en una tolva en la parte inferior del depósito el cual es
bombeado directame
.
nte a los decantadores por ser fácilmente deshidratables y se
realiza con ayuda de las bombas de tornillo helicoidal.
En general el porcentaje de sólidos totales para estos lodos primarios está en el
rango de 4 a 10 %.
Según los datos entregados por el cliente G
l
ori
.
a las características de este lodo
primario son las siguientes:
Densidad: l. 15 gr/cm3
Viscosidad: 140 ssu
Temperatura: 25 ºC
Porcentaje de sólidos: 5 %
Color: grisáceo
secundario cuando el lodo suspendido y la materia biológica que son lodos con
microorganismos que consumen los contaminantes orgánicos solubles
biodegradables es decir la solución floculenta de biomasa activada son
eliminados del agua mediante rastras el cual es bombeado con las bombas de
tornillo helicoidal a los reactores biológicos y a los tanques anóxicos ya que
tienen un alto contenido de agua y muy dificil de deshidratar. También se
bombea este lodo a los decantadores o separadores centrífugos cuando los
microorganismos ya están muertos y convertidos en lodos biológicos.
En general el porcentaje de sólidos totales para estos lodos biológicos o activados
primarios está en el rango de 0.5 a 3 %.
Según los datos entregados por el cliente Gloria las características de este lodo
biológico son los siguientes:
Densidad: 1.1 gr/cm3
Viscosidad: 120 ssu
Temperatura: 25 ºC
Porcentaje de sólidos: 3 %
TIPOS DE LODOS
Primario
Lodo activado
• ,-+
sedimentadores primarios
• color café oscuro
• color grisáceo
• suspensión floculenta de
• oloroso
biomasaactivada
• 50-60% de los sólidos
• alto contenido de agua
suspendidos del .influente
• dificit de deshidratar
• fácilmente deshidratable
• sólidos totales: 0_5-2.00/4
• sólidos totales: 4 -10%
• sólidos volátiles: 70 - 80%
• sólidos volátiJes: 60 -
.
80%
3.1
PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LAS BOMBAS DE CAVIDAD
PROGRESIVA
La bomba de cavidad progresiva tipo tornillo helicoidal fue inventada por el
profesor francés Rene Moineau en el año l ,929.
El Profesor Moineau se propuso crear un compresor rotativo y en el proceso
produce un nuevo mecanismo giratorio que se refirió como "capsulismo" , el cual
le sirvió para ser utilizado en equipos de
b
ombeo
·
.
Aunque la geometría de sus elementos de bombeo puede parecer bastante
compleja, el principio de funcionamiento de la bomba de cavidad progresiva es
muy sencillo.
Los componentes primordiales son el rotor y el estator. El rotor es de una hélice
externa simple con una sección de corte transversal redonda maquinada con
precisión en un acero de alta resistencia. Por su parte el estator es de una hélice
interior doble moldeada de un elastómero duro y resistente a la abrasión, unido
permanentemente al interior de un tubo de acero de aleación.
Cuando gira el rotor dentro del estator se forman cavidades que avanzan desde el
extremo de succión hasta el de descarga de la bomba, transportando el material
bombeado.
El sello continuo entre las hélices del rotor y el estator hace que el fluido se
desplace continuamente a una velocidad fija que es proporcional a la velocidad de
rotación de la bomba.
DESCARGA
<=3
CUERPO
Fig. 3.3 Conjunto rotor y estator
Fig. 3.4 Desplazamiento del fluido por
el conjunto rotor estator
3.2
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DE UNA BOMBA DE CAVIDAD
PROGRESIVA
•
Flujo sin pulsación, uniforme, repetitivo
?continuo, sin turbulencia y sin
agitación al producto (no emulsifica).
•
Bajo requerimiento de NPSH.
•
Cebado automático (autocebante), la succión levanta hasta 8.5 m de
columna de agua en menos de 30 segundos, tiempo suficiente para evitar se
queme es estator de caucho.
•
Desgaste mínimo a baja velocidad con fluidos abrasivos, arenosos,
•
Manejo de tamaño de sólidos: blandos 10.5 cm y duros de 3.5 cm
•
Bombea fluidos de alta concentración de sólidos, hasta 40% en peso
•
Bombeo de fluido multifásico: líquido, sólido y gas.
•
Maneja una gran variedad de fluidos viscosos, desde similares al agua
(1 cPs), hasta muy viscosos l '000,000 cPs.
•
Temperaturas de fluido hasta 176 ºC , utilizando el elastómero adecuado.
•
Bombea altas presiones de descarga, llegando hasta 108 bar con una
bomba de 18 etapas (cada etapa eleva una presión de 6 bar).
•
Maneja caudales desde 0.1 a 2,500 gpm
•
El caudal es directamente proporcional a la velocidad de giro del rotor de la
bomba.
•
La altura de bombeo independiente de la velocidad de giro del rotor de la
bomba.
•
Bombeo reversible de acuerdo al giro del rotor de la bomba.
Fig. 3.5 Bomba de cavidad progresiva tipo tornillo helicoidal
3.3
EFECTOS DE LA VELOCIDAD DE UNA BOMBA DE CAVIDAD
PROGRESIVA
Una de las leyes de afinidad en bombas de cavidad progresiva es: "El caudal es
directamente proporcional a la velocidad de giro del rotor de la bomba",
independientemente de un cambio de presión solicitada. Esto significa que si se
duplica la velocidad, el caudal aumenta dos veces.
Para definir la velocidad de giro de una bomba de tornillo helicoidal tenemos dos
parámetros importantes:
•
ABRASIÓN: Se tiene que indicar si el fluido a bombear tiene un grado de
abrasión porque el desgaste abrasivo es función de la velocidad.
Si el fluido no es abrasivo, debe girar entre 600 a 1200 rpm.
Si el fluido es muy abrasivo, debe girar entre l 00 a 300 rpm.
•
VISCOSIDAD: Se tiene que indicar el grado de viscosidad del fluido a
bombear, porque es un parámetro que está en función de la velocidad y genera
deslizamiento (resbalamiento) y fugas internas dentro de la bomba.
Si el fluido tiene una viscosidad entre 1 a 1000 centipoise, debe girar a una
velocidad entre 600 a 1200 rpm.
Si el fluido tiene una viscosidad de 1000 a 10000 centipoise, debe girara una
velocidad entre 300 a 600 rpm.
Si el fluido tiene una viscosidad de 10000 a 100000 centipoise, debe girara una
velocidad entre 100 a 300 rpm.
Si el fluido tiene una viscosidad de 100,000 a l '000,000 centipoise, debe girar a
ABRAUO}l
ABRAUO}l EJE1.JP10l nP>COa
Agu� rt.'llllb. 9011:nmi, lc>:•lOn p.:,rz¡ u� f.'l�n,s
AQJ� su,iJ, 1,r.:t,o, m!l'Z, 1�:)"- m:.i,rt�lnd, !,11��
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1
f!!lQG, POOHIO�. T'lO,
le,:;ll�HIS�.ll. P,:,M CS:•J osr.m'llm
Cons
i
dera
ci
ones
:
1) El desgaste abras
iv
o es una
f
un
ci
ó
n de la
veloc
id
a
d
2)
P
resión
e
Des
li
zam
i
ento
e
Desgaste
3)
Partículas
,
fluido
,
temperatura
,
v
i
scosidad
-·
-- � � ---- - - LVOLUME DESLOCADO A CA DA GIRO'
MODELO 02 04 00 08 10 15 20 29 30 voL. ce' o,oo 0,2s o,s 2.0 3;s -�f 32, ··,59.'' 10s
LIQUÍDO BOMBEADO VISCOSIDAD .,.
1 � 1t�-�; .000 - 10.0¡)(),:CP
10.00il - 100)000,Cf>•
00.00D - °1.00íl.O:>D CP
4-0 50 60 69 80 89 00 120 15-0
·2ta �74 884 1440 2048 2925 4000 6:912 1:;soo
/. ,VELOCIDADE
. vELOCIDADE 600 -1.200 RPM .300 - 600 RPIA
100-300 RPM �,-,lOC!i.R.Pt
' ·• ,.,, ,, ,t.,
·ABRASAO DO LIQUIDO/ VEt:O CiDADE
PROPIEDADES VELÓCIDADE
NÁOABAASIVO ·eooi:: 1.200 RPIÁ
?OUCÓABRASIVp ·
:?.00
-600¡,RPM . MUITO /\BRA;,IVO'.
i100_:<':,.300.;RP'1PRESSsAo· DE DESCARGA / Nú.tERO DE ESTAGIOS NR. ESTAGIO.S NUITO / POUCO 1 ·r.tUITO ABAIIS:!,YO ,
1 ES'íAGIO 00 04 02 BAR'•« .
02 ESTAGIO 12 08 04 BAR
04 ESTAGIO 24 16 08 BAR '
08 ESTAGIO 48 32 16
BA BAR
R ,
12 ESTAGIO 72 48 24
Fig. 3.7 Velocidades recomendadas para fluidos viscosos y abrasivos en bombas de
tornillo helicoidal
Por otro lado También se cumple en este tipo de bombas de cavidad progresiva,
tipo tornillo helicoidal lo siguiente "El desgaste del estator varía con respecto a la
velocidad de giro del rotor de la bomba" según lo siguiente:
•
Si la velocidad tiene un valor "X" y el desgaste tiene un valor "Y" ,
entonces:
X RPM = DESGASTE Y
X/2RPM=DESGASTE Y/4
bomba de cn-idad
Efectos de la velocid
a
d de
p
i·
ogresi\·a
la bomba
Consideraciones de velocidad:
X RPM = DESGASTE Y X/2 RPM = DESGASTE
Y/4
X/3 RPM = DESGASTE Y/9
Capacidad
(LPU)
61 53 45 38
3 2
1
8
o
o
5
Bomba de una etapa
-
-...
...._ �
...
�RF>M�
iiiiií,.;... ...
...
...
�
. .�"""'1'11
2,8 4.1 5.5 Diferencia de presión
(bar)
,:..:.:, ;:,p•.1
Fig. 3 .8 Efectos de la velocidad de una bomba de cavidad progresiva
3.4
EFECTOS DE LAS ETAPAS EN UNA BOMBA DE CA VID AD PROGRESIVA
Las capacidades de presión en las bombas de cavidad progresiva, tipo tornillo
helicoidal están determinadas por el número de etapas.
La regla general de presión en este tipo de bombas de tomillo helicoidal es la siguiente:
01 etapa equivale a una presión de descarga de 6 bar (87 psi)
02 etapas equivale a una presión de descarga de 12 bar (174 psi)
04 etapas equivale a una presión de descarga de 24 bar (348 psi)
08 etapas equivale a una presión de descarga de 48 bar (696 psi)
Regla General de Presión
1 Etapas= 87 psi = 6 bar
-
--
-�
-
-
-
--
·
-
-
-2 Etaoas= 174 psi= 1-2 bar
1 1 1 1 1
4 Etaoas = 348 psi= 24 bar
lh(,H'O isa
--
j)Rthlhl� lho fblondeld P11Ch Cloo!oot,YPunlp, lhls � Wlth lhO Wf)Qf llfo und 1t ntso roducos 11.#IMMH'IC.O And YUlfRbon
Monoflo•
Fig. 3.9 Regla general de presión con respecto al número de etapas de una bomba de
cavidad progresiva tipo tomillo helicoidal
3.5
ELASTÓMERO DEL ESTATOR APROPIADO PARA BOMBEO DE
LODOS
La selección del estator adecuado para el bombeo de un fluido de realiza de
acuerdo a los siguientes criterios:
•
Tipo de fluido a bombear: seleccionar el material del estator de acuerdo a
la resistencia general del fluido y a la resistencia química que puede atacar al
Tabla 3.1 Materiales de los estatores de las bombas de tornillo helicoidal
Muicri_nl Gencrnlly Resistant To Genernlly Attacked By
R • Natural Rubber or5.aruc acids, 11lcohols, ketones, Most moderale chemicals, wet or. d ry Ozone, strong acids, fats, oils, greases, most hydrocarbons
al ehydes
An.Íln.'\I and vegetable falsJ oil� .. Petroleum solvents, coa! Lar, solveots,
B • EPDM greases, ozone, strons M ox1 1z111s aromatic hydrocarbons che1}Úcals
Many bydrocarbons, fats, oils, Ozone, stron5 acids, ketones, esters,
Q,E - Ni1rile greases 11ldehydes, el orinatod ancl nitro hydrocarbons
F, V • Fluoroelastomer Ali aliphatic, aromatic and halogenated hydrocarbo11s, acids, RIU.111111 Md vegel!'ble oils
Ketones, low molecular weigbt esters
and rúlro containing compounds
MMy acids, ferric chloride, mosl Chclo-hex11r1e, et':?;dene, ace!Jlte,
K • Hypnlon41' cl\emicals, oils and solvents et ylene, dichlori e, napbthalcne, tolucne, turpcntine
•
Abrasividad del fluido a bombear: es el segundo paso para seleccionar el
estator, pues el material del estator seleccionado puede soportar la resistencia
química pero no la abrasividad del fluido.
Tabla 3.2 Clasificación general de fluidos de acut;rdo al grado de abrasión
Abrasivc Characteristic Fluids
None Water, Polymer, Oil
Light Sewage, Milk or Lime
Medi"um Sludge, Clay or Gypsum Slurries, Chocolate
Heavy Emery Dust, Lapping Compounds, Drilling
Mud, Grout
•
Temperatura del fluido a bombear: El tercer paso para seleccionar el
Tabla 3.3 Máximas temperaturas recomendadas para los elastómeros
Natural Rubber (R)
Nitrile (Q)
EPDM (B)
Fluoroelastomer (F)
Nitrile (E)
.
Food Grade
Fluoroelastomer (V) Food Grade
185
°
F
210
°
F
260.F
350
°
F
180
°
F
350
°
F
"DE LO EXPUESTO SE SELECCIONARA ESTATORES DE NITRLLO PARA LOS
LODOS PRIMARIOS Y PARA LOS LODOS BIOLOGICOS"
3.6
ANÁLISIS DE FALLAS DE OPERACIÓN DE LOS ESTATORES
Para poder definir la falla en los estatores de una bomba de tornillo helicoidal
se tienen que analizar las siguientes posibles causas:
•
FALLA POR ATAQUE QUÍMICO: El producto bombeado no es
compatible con el material del elastómero del estator, las propiedades de dicho
elastómero se alteran y llega a quebrarse o hincharse sobresaliéndose del tubo
vulcanizado. El efecto posterior es una reducción en la capacidad de caudal y
CH MI L 'l"T. CK HAS CA t!SBD PlECES
F-mm: Nl'l'RJI.E S'TATOR 'TOillREAK.
LOOSI!.CH MI U.A'M'A K HASCAUSEDTHJS :NlTRltR STATOR T-0 :!.'WELL NOTH HOW
TlfüRUBBER BUl.OES O PAS1'THE END
or, ntE S'fA TOR TUBE!. nns TYPE OF CHEMICALA1'1' CK(S� filJ.I G}CO lD OC RWffHANY STATOR HLASTO IBR.
Fig. 3.1 O Falla por ataque químico
•
FALLA POR CAVITACIÓN: La bomba operando en condiciones de
succión arriba del NPSH requerido, causa la evaporación del producto bombeado
por alcanzar las condiciones de evaporación, con el aumento de la presión dentro
de la cámara de la bomba las burbujas de vapor formadas se transforman
nuevamente en líquido súbitamente causando una especie de golpe, con gran
capacidad de fuerza, llegando a arrancar pedazos de caucho y causando un ruido
intenso. En el lado de la succión el estator sufre primero el efecto de la cavitación
y el efecto posterior es la reducción de la capacidad de caudal y presión de la
Fig. 3.11 Falla por cavitación
•
FALLA POR TRABAJO EN SECO: Al operar la bomba sin producto se
genera una elevación de la temperatura debido a la fricción entre el rotor y el
estator , esto produce que la superficie del estator resulte dañado por la fricción y
se tome a la textura de una cáscara de naranja, el estator se vuelve suave y
pegajoso, incluso se adhiere al rotor. El efecto posterior es la reducción de la
capacidad de caudal y presión de la bomba.
TH6 SURFACE OP THESTATOR IS HARD AND HAS A ORA GR PEEL TEXT URI!. A NITRll,E
STATORA D VITO STATOR WILL LOOK VERY SIMILAR 11' RU DRY.
THBSTATOR HAS BECOMBSOí-TANDTACKY. THE RUBBBR IS EVEN STICKING TO THB ROTOR.
A ATURA L RUBBER STA TORA DAN EJ>DM
STATOR WII..L LOOK VERY SIMILAR IPRU
DRV.
producto bombeado es abrasivo y opera a alta velocidad de giro del rotor se
produce la falla por abrasión. También cuando el producto bombeado contiene
objetos extraños metálicos los cuales quedan incrustados en el estator, en el rotor
de acero inoxidable se genera desgaste abrasivo o ralladuras respectivamente.
También puede ocurrir que los agujeros donde va el pin de las juntas o
articulaciones también fallen por la abrasión. El efecto posterior es la reducción de
la capacidad de caudal y presión de la bomba.
ABRASr P.. EAR ON A CHROM PLATim 316 .'.S.
ROTOR. PUMP W AS OPBRATED IN A 00 NTER
CLOCKWlSE ROTATION. NOTETH LOCATIONOP
ROTOR \\1 R A D THE HLONGATEO
PI HOLE.
AB RASfVE!.
w
EAR ON A CHROME PLA
nm
CA RB
STEf!L ROTOR.
Fig. 3.14 Falla por cuerpos extraños
•
FALLA POR HISTÉRESIS: Es el resultado de la excesiva flexión del
caucho del estator causado por la velocidad de rotación del rotor combinado con la
alta presión de descarga, generando un calentamiento en el caucho del estator que
no se disipa produciéndose hinchazón llegando en algunos casos a desprenderse el
estator del tubo vulcanizado. El efecto posterior es la reducción de la capacidad
de caudal y presión de la bomba.
n:-vs,,,R1s1s IS RESULT OFEXCESSIVe PL '1 O OF
THe R BB R. TI-le FLEXING IS AUSBD BY TJ-1 ROTATI NALSP E!D , THE!. ROTOR O BINE!:> WJTH
HIGl-1 DJS HARO PR R.H .. TI-IE 1-'LEXJ O OEN RATr!S
HEAT IN Tl-1 R BB . Tl-1 HEAT REIS THE R B.BE, t
CA SINO PI CES P THE ELAST !'.1 lt STAT R TO BRl!AKAWA
3.7
MATERIALES DEL ROTOR PARA LODOS
La selección del rotor para lodos es más simple, se opta por el rotor estándar de
acero inoxidable 316 con recubrimiento de cromo de alta dureza de 850 a 950
HV (Dureza Yickers).
También existen recubrimientos especiales en carburo de tungsteno, carburo de
cromo y cerámica.
Indicamos que también se puede optar por rotores rebajados en milésimas de su
diámetro para bombeo de fluidos a alta temperatura mayores a 44
ºC de acuerdo
al siguiente cuadro.
Tabla 3 .4 Tipo de rotores de acuerdo a su tolerancia a la temperatura
FAIXA DE TEMPERATURA
- 20 a + 44
ºC
+ 45 a + 74
ºC
+
75 a + 104
ºC
+
105 a + 134
ºC
+
135 a + 164
ºC
• A
Fig. 3.16 Rotores de bomba de tornillo helicoidal
3.8
APLICACIONES DE BOMBAS DE CAVIDAD PROGRESIVA EN
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (PTAR)
Las aplicaciones de bombas de cavidad progresiva tipo tornillo helicoidal en una
planta PTAR son las siguientes:
•
TRATAMIENTO PRIMARIO: este proceso se realiza en los tanques de
sedimentación primaria o desengrasadores donde
_
los lodos y los sólidos pesados
se depositan al fondo del tanque, el aceite, las grasas y algunos sólidos ligeros
flotan en la superficie. Todos estos son depositados mediante rastras en una tolva
en la parte inferior del depósito el cual es bombeado directamente a los
decantadores con las bombas de tornillo helicoidal.
•
TRATAMIENTO SECUNDARIO: la fase de tratamiento secundario se
da cuando el lodo suspendido y la materia biológica que son lodos con
microorganismos que consumen los contaminantes orgánicos solubles
reactores biológicos , a los tanques anóxicos como también a los decantadores o
separadores centrífugos, este último sucede cuando los microorganismos ya están
muertos y convertidos en lodos biológicos.
•
TRATAMIENTO TERCIARIO: es el proceso avanzado de aguas
residuales que elimina los contaminantes que no podían ser eliminados durante el
proceso de tratamiento secundario. El tratamiento terciario lo utilizan para retirar
los contaminantes y solidos disueltos mediante el bombas centrífugas o de
tornillo helicoidal.
•
PROCESAMIENTO DE SÓLIDOS: luego del paso de los lodos por los
decantadores o por filtros prensa, la torta obtenida es bombeada a los depósitos
para ser utilizados como abono. Esta operación se realiza con bombas de tornillo
con succión de garganta abierta tipo tolva. Hacemos hincapié que en el diseño
de la planta PTAR de Gloria S.A. no dio este procedimiento de bombeo pues de
un tanque alto por gravedad se llevó esta torta hacia los camiones.
•
DOSIFICACIÓN DE POLÍMEROS: para dosificar polímeros como el
policloruro de aluminio también se utilizan bombas de cavidad progresiva tipo
tornillo helicoidal. Estas bombas pequeñas no son motivo de este estudio.
En nuestro caso, el proyectista del diseño de la planta PTAR de Gloria S.A.
pnmanos o grasos y lodos biológicos o secundarios, las cuales fueron
-Fig
.
3.17 Aplicación de bombas de tomillo helicoidal en una planta PTAR
3"�
FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE HIDRÁULICA Y SISTEMAS DE BOMBEO
4.1
CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA
4.1.1 Propiedades físicas de los fluidos
Las características fundamentales de los fluidos deben ser consideradas cuando
se diseña un sistema de tuberías y son las siguientes:
•
DENSIDAD: la densidad es una medida de la concentración de la
materia. Es la cantidad de masa por unidad de volumen.
densid ad
=
masa/ volumen (Kg/m
3)•
GRAVEDAD ESPECÍFICA: la gravedad específica (S), es una medida
relativa de la densidad. Es la densidad de la sustancia entre la densidad del agua a
15.6
ºC ó 60
ºF
fluir cuando le es aplicada una fuerza externa.
La viscosidad dinámica
(µ) de un fluido, es una medida de su resistencia al
deslizamiento o a sufrir deformaciones internas, la unidad que le corresponde es el
poise, el submúltiplo centipoise ( cP) que equivale a 10-
2poises.
La viscosidad cinemática
(v), es el cociente entre la viscosidad dinámica y la
densidad, la unidad correspondiente es el stoke, el submúltiplo es el centistoke
(cSt) que equivale a 10-
2stokes.
u (Centistok
es)
=
µ (centipoise)
p(gramosl cm
3)
•
VELOCIDAD DEL FLUIDO: es el parámetro que indica la velocidad
media del flujo a través de la tubería circular.
donde:
4Q
v=--
rr.D
2
¡
v
: velocidad media del flujo a través de la tubería (m/s)
Q : caudal (m
3/s)
•
TEMPERA TURA: las características anteriores son afectadas por la
temperatura. El volumen y la gravedad específica incrementan con la temperatura
mientras que la densidad, gravedad específica, y viscosidad varían inversamente.
4.1.2 Ecuación de la conservación de la energía
La ecuación de la conservación de la energía o el caso singular de la Ecuación de
Bernoulli es el punto de partida para dimensionar del punto de vista hidráulico el
sistema de bombeo.
Esta ecuación indica que un fluido en movimiento sometido a la acción de la
gravedad la suma de las alturas geométricas, manométricas y cinéticas es
constante para los diversos puntos de una línea de corriente.
Es así que la energía total que posee el fluido incompresible en movimiento
referido a un punto de referencia del sistema se determina empleando la siguiente
ecuación.
z +
v
2p
fricción y trabajo:
--+z+--
-
--+z+--
-
=
[( v
2
p ) ( v
2
p ) ]
2 .
g
p
.
g
12 .
g
p
.
g
2+
H
externo
H
fricciónO
donde:
v: velocidad del fluido en la sección considerada (m/seg)
z: elevación respecto al plano de referencia (m)
P: presión manométrica (N/m
2)Hex1erno:
Altura de energía externa (m)
HJhccion:
altura por pérdidas por fricción (m)
p
.g: peso específico (N/m
3)4.1.3 Pérdidas de carga en tuberías
El flujo de un líquido en una tubería viene acompañado de una pérdida de
energía denominada habitualmente pérdida de carga por efectos del rozamiento.
En el caso de tuberías horizontales, la pérdida de carga se manifiesta como una
disminución de presión en el sentido del flujo debido a la resistencia por
La pérdida de carga depende de:
Longitud de la tubería
Diámetro de la tubería
Régimen de flujo o caudal
Velocidad del líquido
Viscosidad
Temperatura
Condiciones de las paredes de la tubería (rugosidad)
Es importante indicar sobre un parámetro adimensional que se utiliza para determinar
el régimen de flujo, donde se indica la relación entre las fuerzas de masa y fuerzas
viscosas y se llama Número de Reynolds.
Re= v-d-p =
µ
v-d
V
